Найти в Дзене
Space Exploration

Почему небо голубое, а Солнце красное?

Эти вопросы кажутся очевидными, но для того чтобы на них ответить потребовались усилия многих ученых средних веков, вплоть до 19 века. Было выдвинуто множество теорий, в том числе об интерференции в тонких пленках мелких капель пара в воздухе или о том что цвет неба обусловлен цветом составных частей воздуха. Например, жидкий кислород имеет голубой цвет, а озон - синий, а в газообразном состоянии они создавали бы голубоватый оттенок. Но все эти теории были несостоятельными. Ко второй половине 19 века вопрос о цвете неба обратил на себя большое внимание естествоиспытателей и были проведены серии исследований. Эти исследования направили ученых в нужном направлении. Первым кто определил строгую теорию молекулярного рассеяния света стал английский ученый Рэлей, опубликовавший свою работу в 1871 году. Для объяснения цвета неба приведем вывод из теории Рэлея: интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны. То есть, короткие волны фиолетового цвета (д

Эти вопросы кажутся очевидными, но для того чтобы на них ответить потребовались усилия многих ученых средних веков, вплоть до 19 века. Было выдвинуто множество теорий, в том числе об интерференции в тонких пленках мелких капель пара в воздухе или о том что цвет неба обусловлен цветом составных частей воздуха. Например, жидкий кислород имеет голубой цвет, а озон - синий, а в газообразном состоянии они создавали бы голубоватый оттенок. Но все эти теории были несостоятельными. Ко второй половине 19 века вопрос о цвете неба обратил на себя большое внимание естествоиспытателей и были проведены серии исследований. Эти исследования направили ученых в нужном направлении.

Первым кто определил строгую теорию молекулярного рассеяния света стал английский ученый Рэлей, опубликовавший свою работу в 1871 году.

Для объяснения цвета неба приведем вывод из теории Рэлея: интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны. То есть, короткие волны фиолетового цвета (длиной 0,4 микрометра) будут рассеиваться в 16 раз интенсивнее волн красного цвета (длиной 0,8 микрометров). Все остальные цвета видимого спектра (желтый, зеленый, синий) будут также в составе рассеянного цвета обратно пропорционально четвертой степени длины волны. Если теперь смешать все эти рассеянные цвета в необходимом соотношении - мы получим голубоватый оттенок.

В свою очередь, прямой солнечный свет, потеряв за счет рассеяния преимущественно коротковолновую часть спектра (фиолетовые и синие цвета) обретает желтоватый оттенок, который сменяется оранжевым и даже красным по мере приближения солнца к горизонту. Такая смена цвета обусловлена тем что чем больше угол наклона между солнцем и поверхностью земли - тем большее расстояние свету необходимо пройти сквозь атмосферу, тем интенсивнее рассеиваются коротковолновые цвета спектра и в итоге остается только длинноволновый красный свет. Аналогично солнцу и луна, находясь вблизи горизонта, приобретает оранжевый или даже красный оттенок.

Длина пути, проходимого солнечными лучами в атмосфере при разных углах солнца относительно горизонта
Длина пути, проходимого солнечными лучами в атмосфере при разных углах солнца относительно горизонта

Таким образом, голубой цвет неба и красный цвет солнца - следствия одного и того же явления рассеивания света.

В свою очередь, рассеивание света в атмосфере так же является причиной ещё одного часто наблюдаемого эффекта, о котором я рассказываю в своей короткой статье: